DE102018111956A1

DE102018111956A1 - VARIOUS RIVER BRIDGE FOR THE ROTOR OF AN ELECTRICAL MACHINE

Info

Publication number: DE102018111956A1
Application number: DE102018111956.9A
Authority: DE
Inventors: Jacob Krizan; Joel Hetrick
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2018-11-29
Also published as: CN108933486A; US10516305B2; US20180342916A1

Abstract

Eine elektrische Maschinenbaugruppe eines Fahrzeugs, welche einen Statorkern, einen Rotor und eine Brücke beinhaltet, wird bereitgestellt. Der Statorkern definiert einen Hohlraum. Der Rotor ist innerhalb des Hohlraums angeordnet und kann einen Kanal beinhalten, der zwischen zwei Magneten definiert ist. Die Brücke ist innerhalb des Kanals zur Umsetzung zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Position angeordnet. Die Umsetzung der Brücke passt einen Weg von magnetischem Fluss vom Rotor zum Statorkern auf Grundlage der Brückenposition an. Die Brücke kann aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Die Baugruppe kann ferner eine erste nicht magnetische Führung, die an einer ersten Seite des Kanals in einer im Wesentlichen zentralen Kanalregion montiert ist, und eine zweite magnetische Führung, die an einer zweiten Seite des Kanals in der im Wesentlichen zentralen Kanalregion montiert ist, beinhalten.

An electric machine assembly of a vehicle including a stator core, a rotor, and a bridge is provided. The stator core defines a cavity. The rotor is disposed within the cavity and may include a channel defined between two magnets. The bridge is disposed within the channel for translation between at least a first and a second position. The implementation of the bridge adapts a path of magnetic flux from the rotor to the stator core based on the bridge position. The bridge may consist of a ferromagnetic material. The assembly may further include a first non-magnetic guide mounted on a first side of the channel in a substantially central channel region and a second magnetic guide mounted on a second side of the channel in the substantially central channel region.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine elektrische Maschinenbaugruppe eines elektrifizierten Fahrzeugs.The present disclosure relates to an electric machine assembly of an electrified vehicle.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART

Die Technologie für einen verlängerten Fahrbereich für elektrifizierte Fahrzeuge, wie etwa Batterieelektrofahrzeuge (battery electric vehicle - BEV), Hybridelektrofahrzeuge (hybrid electric vehicle - HEV) und Plug-in-Hybridfahrzeuge (plug in hybrid vehicle - PHEV), verbessert sich zunehmend. Das Erreichen dieser Bereiche erfordert jedoch oftmals Traktionsbatterien und elektrische Maschinen, um höhere Leistungsabgabe und damit verbundene Wärmemanagementsysteme mit erhöhten Kapazität im Vergleich zu früheren BEV und PHEV aufzuweisen. Das Verbessern der Effizienz zwischen Statorkernen und Rotoren der elektrischen Maschine können Leistungsabgaben der elektrischen Maschine erhöhen.The technology for an extended driving range for electrified vehicles, such as battery electric vehicle (BEV), hybrid electric vehicle (HEV) and plug in hybrid vehicle (PHEV), is increasingly improving. However, achieving these ranges often requires traction batteries and electric machines to have higher power output and associated thermal management systems with increased capacity compared to previous BEV and PHEV. Improving the efficiency between stator cores and rotors of the electric machine can increase power outputs of the electric machine.

KURZDARSTELLUNGSUMMARY

Eine elektrische Maschinenbaugruppe eines Fahrzeugs beinhaltet einen Statorkern, einen Rotor und eine Brücke. Der Statorkern definiert einen Hohlraum. Der Rotor ist innerhalb des Hohlraums angeordnet und beinhaltet einen Kanal, der zwischen zwei Magneten definiert ist. Die Brücke ist innerhalb des Kanals zur Umsetzung zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Position angeordnet. Die Umsetzung der Brücke passt einen Weg von magnetischem Fluss vom Rotor zum Statorkern auf Grundlage der Brückenposition an. Die Brücke kann aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Die Baugruppe kann ferner eine erste nicht magnetische Führung, die an einer ersten Seite des Kanals in einer im Wesentlichen zentralen Kanalregion montiert ist, und eine zweite magnetische Führung, die an einer zweiten Seite des Kanals in der im Wesentlichen zentralen Kanalregion montiert ist, beinhalten. Die nicht magnetischen Führungen können aus einem Material mit geringen Reibungskoeffizientencharakteristika bestehen, um beim Erleichtern der Umsetzung der Brücke innerhalb des Kanals zu unterstützen. Jede der nicht magnetischen Führungen kann eine Führungskante beinhalten, die im Wesentlichen parallel zu einer Magnetkante von einem von benachbarten Magneten ist. Die erste Position kann ferner als eine Ruheposition definiert sein, in der eine Zentrifugalkraft, die durch die Drehung des Rotors erzeugt wird, im Wesentlichen null ist, und die zweite Position kann als eine aktive Nebenschlussflussposition definiert sein. Die Brücke kann arbeiten, um magnetische Flusswege vom Rotor zum Statorkern zu steuern, wenn sie sich in der aktiven Nebenschlussflussposition befindet. Die zweite Position kann ferner als eine aktive Nebenschlussflussposition definiert sein, in der die Brücke eine Breite eines Wegs mit hoher Durchlässigkeit an einem Abschnitt des Rotors erhöht.An electrical machine assembly of a vehicle includes a stator core, a rotor, and a bridge. The stator core defines a cavity. The rotor is disposed within the cavity and includes a channel defined between two magnets. The bridge is disposed within the channel for translation between at least a first and a second position. The implementation of the bridge adapts a path of magnetic flux from the rotor to the stator core based on the bridge position. The bridge may consist of a ferromagnetic material. The assembly may further include a first non-magnetic guide mounted on a first side of the channel in a substantially central channel region and a second magnetic guide mounted on a second side of the channel in the substantially central channel region. The non-magnetic guides may be made of a material having low coefficient of friction characteristics to aid in facilitating the transfer of the bridge within the channel. Each of the non-magnetic guides may include a leading edge that is substantially parallel to a magnetic edge of one of adjacent magnets. The first position may be further defined as a rest position in which a centrifugal force generated by the rotation of the rotor is substantially zero, and the second position may be defined as an active shunt flow position. The bridge can operate to control magnetic flux paths from the rotor to the stator core when in the active shunt flow position. The second position may be further defined as an active shunt flow position in which the bridge increases a width of a high permeability path at a portion of the rotor.

Eine elektrische Maschinenbaugruppe eines elektrifizierten Fahrzeugs beinhaltet einen Statorkern, einen Rotor, eine Brücke und eine Feder. Der Statorkern definiert einen Hohlraum. Der Rotor ist innerhalb des Hohlraums angeordnet und beinhaltet einen Kanal, der sich zwischen einem ersten und einem zweiten Magneten befindet. Die Brücke ist zur Umsetzung innerhalb des Kanals angeordnet. Die Feder ist innerhalb des Kanals angeordnet und ausgerichtet, um die Bewegung der Brücke zu einer Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung der Zentrifugalkraft, die durch die Drehung des Rotors erzeugt wird, vorzuspannen. Die Feder kann eingestellt werden, um die Brückenposition innerhalb des Kanals auf Grundlage von Rotordrehmomentdrehzahlspezifikationen und Rotorgeometrie zu optimieren, um einen Betrag an Fluss, der sich vom Rotor zum Statorkern bewegt, zu steuern. Eine Federkonstante der Feder kann auf Grundlage einer Gleichung ausgewählt werden, in der k = (mrπRPM²)/(30x). Die Brücke und der Kanal können ein erstes Luftpolster an einer Seite der Brücke innerhalb des Kanals und ein zweites Luftpolster an einer anderen Seite der Brücke innerhalb des Kanals definieren. Die Baugruppe kann ferner eine erste nicht magnetische Führung, die an einer ersten Seite des Kanals in einer im Wesentlichen zentralen Kanalregion montiert ist, und eine zweite magnetische Führung, die an einer zweiten Seite des Kanals in der im Wesentlichen zentralen Kanalregion montiert ist, beinhalten. Die nicht magnetischen Führungen können aus einem Material mit geringen Reibungskoeffizientencharakteristika bestehen, um beim Erleichtern der Umsetzung der Brücke innerhalb des Kanals zu unterstützen. Eine Q-Achse kann äquidistant von einer ersten Dauermagnetkante und einer zweiten Dauermagnetkante beabstandet sein und mindestens einen Abschnitt des Kanals zweiteilen. Der Kanal kann äquidistant zwischen einer ersten D-Achse und einer zweiten D-Achse beabstandet sein. Strom, der sich entlang jeder der D-Achsen bewegt, kann bei einem Übergang zwischen einer geringen Drehmomentausgabe zu einer hohen Drehmomentausgabe oder einer hohen Drehmomentausgabe zu einer geringen Drehmomentausgabe gepulst werden, um die Brückenmagnetisierung, die einem vorbestimmten Betrag des Nebenschließens des magnetischen Flusses entspricht, zu steuern.An electric machine assembly of an electrified vehicle includes a stator core, a rotor, a bridge, and a spring. The stator core defines a cavity. The rotor is disposed within the cavity and includes a channel extending between a first and a second channel second magnet is located. The bridge is arranged for implementation within the channel. The spring is disposed within the channel and aligned to bias the movement of the bridge to a direction opposite to a direction of centrifugal force generated by the rotation of the rotor. The spring may be adjusted to optimize the bridge position within the channel based on rotor torque speed specifications and rotor geometry to control an amount of flux moving from the rotor to the stator core. A spring constant of the spring may be selected based on an equation where k = (mrπRPM ² ) / (30x). The bridge and channel may define a first air cushion on one side of the bridge within the channel and a second air cushion on another side of the bridge within the channel. The assembly may further include a first non-magnetic guide mounted on a first side of the channel in a substantially central channel region and a second magnetic guide mounted on a second side of the channel in the substantially central channel region. The non-magnetic guides may be made of a material having low coefficient of friction characteristics to aid in facilitating the transfer of the bridge within the channel. A Q axis may be equidistant from a first permanent magnet edge and a second permanent magnet edge and split at least a portion of the channel into two. The channel may be equidistant between a first D-axis and a second D-axis. Current traveling along each of the D-axes may be pulsed to a low torque output at a transition between a low torque output to a high torque output or a high torque output to match the bridge magnetization corresponding to a predetermined amount of magnetic flux shunting. to control.

Eine elektrische Maschinenbaugruppe beinhaltet einen Statorkern, einen Rotor und eine Brücke. Der Statorkern definiert einen Hohlraum. Der Rotor ist innerhalb des Hohlraums angeordnet und beinhaltet einen Kanal, der sich zwischen ersten und zweiten Magneten befindet. Die Brücke ist innerhalb des Kanals zur Umsetzung zwischen mindestens einer Ruheposition und einer aktiven Nebenschlussflussposition angeordnet. Der Kanal und die Brücke sind zueinander angeordnet, um ein erstes Luftpolster an einer Seite der Brücke innerhalb des Kanals und ein zweites Luftpolster an einer anderen Seite der Brücke innerhalb des Kanals zu definieren, sodass die Luftpolster als Flusssperren arbeiten, um eine Rotorflussleckage zu verhindern, bis die Brücke in der aktiven Nebenschlussflussposition positioniert ist. Die Baugruppe kann ferner eine erste nicht magnetische Führung, die an einer ersten Seite des Kanals angeordnet ist, und eine zweite nicht magnetische Führung, die an einer zweiten Seite des Kanals angeordnet ist, beinhalten. Die nicht magnetischen Führungen können mit dem Kanal angeordnet sein, um magnetische Flussleckage von der Brücke zum ersten Magneten und zum zweiten Magneten zu blockieren. Die nicht magnetischen Führungen können mit dem Kanal angeordnet sein, um die Umsetzung der Brücke innerhalb des Kanals zu fördern. Das erste Luftpolster kann eine Region für die Ruheposition definieren und das zweite Luftpolster definiert eine Region für die aktive Nebenschlussflussposition.An electrical machine assembly includes a stator core, a rotor, and a bridge. The stator core defines a cavity. The rotor is disposed within the cavity and includes a channel located between the first and second magnets. The bridge is disposed within the channel for translation between at least one rest position and an active shunt flow position. The channel and bridge are arranged one to another to define a first air cushion on one side of the bridge within the channel and a second air cushion on another side of the bridge within the channel such that the air cushions act as flow barriers to prevent rotor flow leakage. until the bridge is positioned in the active shunt flow position. The assembly may further include a first non-magnetic guide disposed on a first side of the channel and a second non-magnetic guide disposed on a second side of the channel. The non-magnetic guides may be disposed with the channel to block magnetic flux leakage from the bridge to the first magnet and the second magnet. The non-magnetic guides may be disposed with the channel to facilitate the transfer of the bridge within the channel. The first air cushion may define a region for the rest position and the second air cushion defines a region for the active shunt flow position.

Figurenlistelist of figures

1 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of an electrified vehicle. FIG.
2 FIG. 13 is an exploded perspective view of an example of a portion of an electric machine. FIG.
3 FIG. 14 is a diagram showing an example of a torque-speed curve for an electric machine.
4 is a partial front view in cross section of a portion of an example of a rotor for an electric machine.
5 FIG. 15 is a diagram showing another example of a torque-speed curve for an electric machine.
6 Fig. 12 is a schematic diagram showing an example of a relationship between a spring and a movable bridge of a rotor.
7A Fig. 12 is a partial front view in cross section of a portion of an example of a rotor and stator for an electric machine showing a bridge in a first position.
7B is a partial front view in cross section of the portion of the example of the rotor and the stator for an electric machine 5 showing the bridge in a second position.
7C is a partial front view in cross section of the portion of the example of the rotor and the stator for an electric machine 5 showing the bridge in a third position.
8th Fig. 12 is a partial front view in cross section of a portion for another example of a rotor for an electric machine showing orientation axes and magnetic flux paths for various components of the electric machine.
9 Fig. 12 is a partial front view in cross section of a portion for another example of a rotor for an electric machine showing an example of magnetic flux paths affected by various components of the electric machine.
10 Fig. 10 is a partial front view in cross section of a portion for still another example of a rotor for an electric machine showing another example of magnetic flux paths affected by various components of the electric machine.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Hierin werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale sind eventuell vergrößert oder verkleinert dargestellt, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Offenbarung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, welche nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.Embodiments of the present disclosure will be described herein. However, it should be understood that the disclosed embodiments are merely examples and other embodiments may take various and alternative forms. The figures are not necessarily to scale; some features may be enlarged or reduced to show details of specific components. Therefore, specific structural and functional details disclosed herein are not to be construed as limiting, but merely as a representative basis for teaching one skilled in the art to variously employ the present disclosure. It will be understood by one of ordinary skill in the art that various features illustrated and described with respect to any of the figures may be combined with features illustrated in one or more other figures to produce embodiments that are not explicitly illustrated or described are. The combinations of illustrated features provide representative embodiments for typical applications. However, various combinations and modifications of the features consistent with the teachings of this disclosure may be desirable for particular applications or implementations.

1 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Beispiel für ein elektrifiziertes Fahrzeug veranschaulicht. In diesem Beispiel ist das elektrifizierte Fahrzeug ein PHEV, welches hierin als ein Fahrzeug 12 bezeichnet wird. Das Fahrzeug 12 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 beinhalten, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 16 verbunden sind. Jede der elektrischen Maschinen 14 kann in der Lage sein, als Elektromotor oder Generator betrieben zu werden. Außerdem ist das Hybridgetriebe 16 mechanisch mit einem Verbrennungsmotor 18 verbunden. Das Hybridgetriebe 16 ist zudem mechanisch mit einer Antriebswelle 20 verbunden, die mechanisch mit den Rädern 22 verbunden ist. Die elektrischen Maschinen 14 können Vortriebs- und Abbremsfähigkeit bereitstellen, wenn der Motor 18 an- oder ausgeschaltet wird. Die elektrischen Maschinen 14 können zudem als Generatoren betrieben werden und können Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise in dem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 14 können auch reduzierte Schadstoffemissionen bereitstellen, da das Fahrzeug 12 unter bestimmten Bedingungen in einem Elektromodus betrieben werden kann. 1 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of an electrified vehicle. FIG. In this example this is electrified vehicle is a PHEV, which is referred to herein as a vehicle 12 referred to as. The vehicle 12 can be one or more electrical machines 14 involve, which mechanically with a hybrid transmission 16 are connected. Each of the electrical machines 14 may be able to operate as an electric motor or generator. In addition, the hybrid transmission 16 mechanically with an internal combustion engine 18 connected. The hybrid transmission 16 is also mechanical with a drive shaft 20 connected mechanically with the wheels 22 connected is. The electrical machines 14 can provide propulsion and deceleration capability when the engine is running 18 is switched on or off. The electrical machines 14 can also be operated as generators and can provide fuel efficiency benefits by recovering energy that would normally be lost as heat in the friction braking system. The electrical machines 14 can also provide reduced pollutant emissions as the vehicle 12 can be operated under certain conditions in an electric mode.

Eine Traktionsbatterie 24 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 14 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 24 stellt typischerweise einen Hochspannungsgleichstromausgang aus einem oder mehreren Batteriezellenarrays, mitunter als Batteriezellenstapel bezeichnet, innerhalb der Traktionsbatterie 24 bereit. Die Batteriezellenarrays können eine oder mehrere Batteriezellen beinhalten. Die Traktionsbatterie 24 ist durch ein oder mehrere Schütze (nicht gezeigt) elektrisch mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen 26 verbunden. Das eine oder die mehreren Schütze isolieren die Traktionsbatterie 24 von anderen Komponenten, wenn sie geöffnet sind, und verbinden die Traktionsbatterie 24 mit anderen Komponenten, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 26 ist zudem elektrisch mit den elektrischen Maschinen 14 verbunden und stellt die Fähigkeit bereit, elektrische Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 24 und den elektrischen Maschinen 14 zu übertragen. Zum Beispiel kann eine typische Traktionsbatterie 24 eine Gleichspannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 14 eine Dreiphasenwechselspannung erfordern können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichspannung in eine Dreiphasenwechselspannung umwandeln, wie durch die elektrischen Maschinen 14 erfordert. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 26 die Dreiphasenwechselspannung aus den elektrischen Maschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die Gleichspannung umwandeln, die durch die Traktionsbatterie 24 erfordert wird. Abschnitte der hier bereitgestellten Beschreibung gelten gleichermaßen für ein reines Elektrofahrzeug. Bei einem reinen Elektrofahrzeug kann es sich bei dem Hybridgetriebe 16 um einen Getriebekasten handeln, der mit einer elektrischen Maschine 14 verbunden ist, und bei dem der Verbrennungsmotor 18 möglicherweise nicht vorhanden ist.A traction battery 24 stores energy from the electrical machines 14 can be used. The traction battery 24 typically provides a high voltage DC output from one or more battery cell arrays, sometimes referred to as a battery cell stack, within the traction battery 24 ready. The battery cell arrays may include one or more battery cells. The traction battery 24 is electrically connected to one or more power electronics modules by one or more contactors (not shown) 26 connected. The one or more contactors isolate the traction battery 24 from other components when open, and connect the traction battery 24 with other components when they are closed. The power electronics module 26 is also electric with the electrical machines 14 Connected and provides the ability to provide electrical energy bidirectionally between the traction battery 24 and the electrical machines 14 transferred to. For example, a typical traction battery 24 provide a DC voltage while the electrical machines 14 may require a three-phase AC voltage to work. The power electronics module 26 can convert the DC voltage into a three-phase AC voltage, as by the electric machines 14 requires. In a regeneration mode, the power electronics module 26 the three-phase AC voltage from the electrical machines 14 that act as generators to convert DC voltage through the traction battery 24 is required. Portions of the description provided herein apply equally to a pure electric vehicle. In a pure electric vehicle, it may be in the hybrid transmission 16 to act around a gearbox that is connected to an electric machine 14 connected, and in which the internal combustion engine 18 may not exist.

Zusätzlich zum Bereitstellen von Energie für den Antrieb kann die Traktionsbatterie 24 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein typisches System kann ein Gleichspannungswandlermodul 28 beinhalten, das den Hochspannungsgleichstromausgang der Traktionsbatterie 24 in eine Niederspannungsgleichstromversorgung umwandelt, die mit anderen Fahrzeuglasten kompatibel ist. Andere Hochspannungslasten, wie etwa Verdichter und elektrische Heizvorrichtungen, können ohne die Verwendung eines Gleichspannungswandlermoduls 28 direkt mit der Hochspannung verbunden sein. In einem typischen Fahrzeug sind die Niederspannungssysteme elektrisch mit einer Hilfsbatterie 30 (z. B. einer 12-Volt-Batterie) verbunden.In addition to providing power for the drive, the traction battery can 24 Provide energy for other electrical vehicle systems. A typical system may be a DC-DC converter module 28 include the high voltage DC output of the traction battery 24 converts into a low voltage DC power supply that is compatible with other vehicle loads. Other high voltage loads, such as compressors and electrical heaters, may be used without the use of a DC to DC converter module 28 be directly connected to the high voltage. In a typical vehicle, the low voltage systems are electrical with an auxiliary battery 30 (eg a 12 volt battery).

Ein elektrisches Batteriesteuermodul (battery electrical control module - BECM) 33 kann mit der Traktionsbatterie 24 in Verbindung stehen. Das BECM 33 kann als Steuerung für die Traktionsbatterie 24 fungieren und kann zudem ein elektronisches Überwachungssystem beinhalten, das die Temperatur und den Ladestatus für jede Batteriezelle der Traktionsbatterie 24 verwaltet. Die Traktionsbatterie 24 kann über einen Temperatursensor 31, wie etwa einen Thermistor oder anderen Temperaturanzeiger, verfügen. Der Temperatursensor 31 kann mit dem BECM 33 in Verbindung stehen, um Temperaturdaten in Bezug auf die Traktionsbatterie 24 bereitzustellen.A battery electrical control module (BECM) 33 may be connected to the traction battery 24 keep in touch. The BECM 33 Can be used as a control for the traction battery 24 and may also include an electronic monitoring system that monitors the temperature and charging status of each battery cell of the traction battery 24 managed. The traction battery 24 can via a temperature sensor 31 such as a thermistor or other temperature indicator. The temperature sensor 31 can with the BECM 33 related to temperature data related to the traction battery 24 provide.

Das Fahrzeug 12 kann durch eine externe Stromquelle 36, wie etwa einen Stromanschluss, wieder aufgeladen werden. Die externe Leistungsquelle 36 kann elektrisch mit einer Elektrofahrzeugversorgungsausrüstung (electric vehicle supply equipment - EVSE) 38 verbunden sein. Die EVSE 38 kann eine Schaltung und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Leistungsquelle 36 und dem Fahrzeug 12 zu regulieren und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 36 kann der EVSE 38 elektrische Leistung als Gleichstrom oder Wechselstrom bereitstellen. Die EVSE 38 kann einen Ladestecker 40 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Der Ladeanschluss 34 kann jede Art von Anschluss sein, der dazu konfiguriert ist, Leistung von der EVSE 38 an das Fahrzeug 12 zu übertragen. Der Ladeanschluss 34 kann elektrisch mit einer Ladestation oder einem fahrzeugseitigen Leistungsumwandlungsmodul 32 verbunden sein. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann die Leistung konditionieren, die von der EVSE 38 bereitgestellt wird, um der Traktionsbatterie 24 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann mit der EVSE 38 eine Schnittstelle bilden, um die Abgabe von Leistung an das Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der Ladestecker 40 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 34 zusammenpassen.The vehicle 12 can by an external power source 36 , such as a power connection, to be recharged. The external power source 36 may be electrically connected to electric vehicle supply equipment (EVSE) 38. The EVSE 38 can provide a circuit and controls to control the transmission of electrical energy between the power source 36 and the vehicle 12 to regulate and manage. The external power source 36 can the EVSE 38 provide electrical power as DC or AC. The EVSE 38 can have a charging plug 40 for plugging into a charging port 34 of the vehicle 12 exhibit. The charging port 34 can be any type of port configured to power the EVSE 38 to the vehicle 12 transferred to. The charging port 34 can be electrical with a charging station or a power conversion module on the vehicle side 32 be connected. The power conversion module 32 can condition the performance of the EVSE 38 is provided to the traction battery 24 to provide the correct voltage and current levels. The Power conversion module 32 can with the EVSE 38 form an interface to the delivery of power to the vehicle 12 to coordinate. The charging plug 40 can have pins with corresponding recesses of the charging port 34 match.

Die verschiedenen vorstehend erörterten Komponenten können eine oder mehrere zugeordnete Steuerungen aufweisen, um den Betrieb der Komponenten zu steuern und zu überwachen. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z. B. Controller Area Network (CAN)) oder über diskrete Leiter kommunizieren.The various components discussed above may include one or more associated controllers to control and monitor the operation of the components. The controllers can communicate over a serial bus (eg Controller Area Network (CAN)) or over discrete conductors.

Die Batteriezellen der Traktionsbatterie 24, wie etwa eine prismatische oder Pouch-Zelle, können elektrochemische Elemente beinhalten, die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Prismatische oder Pouch-Zellen können ein Gehäuse, eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode) beinhalten. Ein Elektrolyt kann ermöglichen, dass Ionen sich während des Entladungsbetriebs zwischen der Anode und Kathode bewegen und dann während des Wiederaufladungsbetriebs zurückkehren. Anschlüsse können ermöglichen, dass Strom zur Verwendung durch das Fahrzeug aus den Batteriezellen fließt. Bei einer Positionierung in einem Array mit mehreren Batteriezellen können die Anschlüsse jeder Batteriezelle mit Gegenanschlüssen (positiv und negativ) benachbart zueinander ausgerichtet sein, und eine Stromschiene kann bei dem Vereinfachen einer Reihenschaltung zwischen den mehreren Batteriezellen behilflich sein. Die Batteriezellen können ebenfalls parallel derart angeordnet sein, dass ähnliche Anschlüsse (positiv und positiv oder negativ und negativ) benachbart zueinander liegen.The battery cells of the traction battery 24 , such as a prismatic or pouch cell, may include electrochemical elements that convert stored chemical energy into electrical energy. Prismatic or pouch cells may include a housing, a positive electrode (cathode), and a negative electrode (anode). An electrolyte may allow ions to move between the anode and cathode during the discharge operation and then return during the recharging operation. Ports may allow power to flow out of the battery cells for use by the vehicle. When positioned in an array with multiple battery cells, the terminals of each battery cell may be aligned with mating terminals (positive and negative) adjacent each other, and a bus bar may assist in simplifying a series connection between the plurality of battery cells. The battery cells can also be arranged in parallel so that similar terminals (positive and positive or negative and negative) are adjacent to each other.

2 ist eine teilweise auseinandergezogene Ansicht, die ein Beispiel für Abschnitte einer elektrischen Maschine für ein elektrifiziertes Fahrzeug veranschaulicht, welches hierin im Allgemeinen als eine elektrische Maschine 100 bezeichnet wird. Die elektrische Maschine kann einen Statorkern 102 und einen Rotor 106 beinhalten. Wie vorstehend erwähnt, können elektrifizierte Fahrzeuge zwei elektrische Maschinen beinhalten. Eine der elektrischen Maschinen kann primär als ein Motor fungieren und die andere kann primär als ein Generator fungieren. Der Motor kann betrieben werden, um Elektrizität in mechanische Leistung umzuwandeln, und der Generator kann betrieben werden, um mechanische Leistung in Elektrizität umzuwandeln. Der Statorkern 102 kann eine innere Oberfläche 108 und einen Hohlraum 110 definieren. Der Rotor 106 kann zur Anordnung und zum Betrieb innerhalb des Hohlraums 110 bemessen sein. Eine Welle 112 kann mit dem Rotor 106 wirkverbunden sein und an andere Fahrzeugkomponenten gekoppelt sein, um mechanische Leistung davon zu übertragen. 2 FIG. 12 is a partially exploded view illustrating an example of portions of an electric machine for an electrified vehicle, which is generally referred to herein as an electric machine 100 referred to as. The electric machine can be a stator core 102 and a rotor 106 include. As mentioned above, electrified vehicles may include two electric machines. One of the electric machines can act primarily as one engine and the other can act primarily as a generator. The engine may be operated to convert electricity to mechanical power, and the generator may be operated to convert mechanical power to electricity. The stator core 102 can have an inner surface 108 and a cavity 110 define. The rotor 106 can be used for placement and operation inside the cavity 110 be measured. A wave 112 can with the rotor 106 be operatively connected and coupled to other vehicle components to transmit mechanical power therefrom.

Wicklungen 120 können innerhalb des Hohlraums 110 des Statorkerns 102 angeordnet sein. In einem Beispiel für einen Elektromaschinenmotor kann Strom zu den Wicklungen 120 geleitet werden, um eine Drehkraft an dem Rotor 106 zu erhalten. In einem beispielhaften Elektromaschinengenerator kann Strom, der in den Wicklungen 120 durch eine Drehung des Rotors 106 erzeugt wurde, verwendet werden, um Fahrzeugkomponenten anzutreiben. Abschnitte der Wicklungen 120, wie etwa Wickelköpfe 126, können aus dem Hohlraum 110 hervorragen. Während des Betriebs der elektrischen Maschine 100 kann Hitze entlang der Wicklungen 120 und der Wickelköpfe 126 erzeugt werden. Der Rotor 106 kann Magneten beinhalten, sodass die Drehung des Rotors 106 gemeinsam mit einem elektrischen Strom, der durch die Wickelköpfe 126 fließt, ein oder mehrere Magnetfelder erzeugt. Zum Beispiel erzeugt elektrischer Strom, der durch die Wickelköpfe 126 fließt, ein rotierendes Magnetfeld. Die Magneten des Rotors 106 magnetisieren und drehen sich mit dem rotierenden Magnetfeld, um die Welle 112 für mechanische Leistung zu drehen. windings 120 can inside the cavity 110 of the stator core 102 be arranged. In one example of an electric motor motor can supply power to the windings 120 be passed to a rotational force on the rotor 106 to obtain. In an exemplary electric machine generator, current may be present in the windings 120 by a rotation of the rotor 106 was generated to drive vehicle components. Sections of the windings 120 like winding heads 126 , can leave the cavity 110 protrude. During operation of the electric machine 100 can heat along the windings 120 and the winding heads 126 be generated. The rotor 106 can include magnets, allowing the rotation of the rotor 106 together with an electric current flowing through the windings 126 flows, generates one or more magnetic fields. For example, electric current generated by the windings 126 flows, a rotating magnetic field. The magnets of the rotor 106 magnetize and rotate with the rotating magnetic field around the shaft 112 to turn for mechanical power.

3 zeigt ein Diagramm, welches ein Beispiel für eine Drehmomentdrehzahlkurve für eine elektrische Maschine veranschaulicht, welches hierin im Allgemeinen als ein Diagramm 200 bezeichnet wird. Eine X-Achse 204 repräsentiert eine Drehzahl der Rotordrehung und eine Y-Achse 206 repräsentiert Drehmoment für den Betrieb der elektrischen Maschine. Die Drehmomentdrehzahlkurve 210 repräsentiert eine typische Drehmomentausgabe im Vergleich zur Rotordrehzahl für eine elektrische Maschine. Die Region 212 repräsentiert einen Bereich mit hoher Drehmomentleistungsanforderung und die Region 214 repräsentiert einen Bereich mit niedrigen Drehmomentfahrzykluspunkten. Die Funktion der elektrischen Maschine in Automobilantriebsanwendungen kann hohes Drehmoment für die Leistung relativ zu einem Betrag des Drehmoments, welcher erforderlich ist, um bei den meisten EPA-Effizienzzyklen zu arbeiten, erfordern. Dauermagnetmotoren werden oftmals aufgrund ihrer hohen Effizienz verwendet, die durch „freie“ Magnetfelder des Rotors, die Dauermagnet zugeordnet sind, bereitgestellt wird. Allerdings besteht ein Nachteil darin, dass dieses freie Magnetfeld des Rotors stets „an“ ist und der Statorkernverlust in der elektrischen Maschine eine Funktion des Magnetfeldes ist. Für hohe Drehmomentpunkte muss ein großes Rotorfeld einen großen Betrag an Drehmoment mit niedrigem Strom produzieren. Für geringe bis keine Drehmomentpunkte allerdings kann ein großes Rotorfeld einen hohen Statorkernverlust erzeugen. Demzufolge ist das konstante Dauermagnetfeld des Rotors für elektrische Maschinen, die hohes maximales Drehmoment und niedriges Antriebszyklusdrehmoment erfordern, typischerweise nur für eine der gewünschten Bedingungen optimiert. 3 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a torque-rotation curve for an electric machine, which is generally referred to herein as a diagram 200 referred to as. An X-axis 204 represents a rotational speed of the rotor and a Y-axis 206 represents torque for the operation of the electric machine. The torque speed curve 210 represents a typical torque output versus rotor speed for an electric machine. The region 212 represents a high torque power demand area and the region 214 represents an area with low torque cycle points. The function of the electric machine in automotive drive applications may require high torque for power relative to an amount of torque required to operate on most EPA efficiency cycles. Permanent magnet motors are often used because of their high efficiency provided by "free" magnetic fields of the rotor associated with the permanent magnet. However, there is a disadvantage in that this free magnetic field of the rotor is always "on" and the stator core loss in the electric machine is a function of the magnetic field. For high torque points, a large rotor field must produce a large amount of low-torque torque. For low to no torque points, however, a large rotor field can create a high stator core loss. As a result, the rotor's constant permanent magnetic field is typically optimized for only one of the desired conditions for electrical machines requiring high maximum torque and low drive cycle torque.

4 ist eine partielle Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Abschnitt eines Rotors einer elektrischen Maschine veranschaulicht, welcher hierin als ein Rotor 230 bezeichnet wird. Die elektrische Maschine kann mit einem elektrifizierten Fahrzeug oder einem Fahrzeug, welches nur einen Verbrennungsmotor beinhaltet, arbeiten. Der Rotor 230 beinhaltet eine Baugruppe, um eine Dauermagnetmaschine mit variablem Rotorfluss zu erzeugen, und zwar unter Verwendung einer beweglichen Brücke, um ein Rotorflussfeld zu erzeugen, welches mit der Drehgeschwindigkeit des Rotors 230 und einer Position einer Brücke variiert. Das Erzeugen von variablem Rotorfluss stellt sowohl hohe als auch niedrige Drehmomentausgaben bereit, um variierte Drehmomentbedarfe in einem Fahrzeugantriebszyklus unterzubringen. Mit veränderlichem Rotorfluss kann eine Drehmomentausgabe einer Welle, die an den Rotor 230 gekoppelt ist, auf Grundlage einer Drehgeschwindigkeit des Rotors 230 optimiert werden. Zum Beispiel kann der Rotor 230 ein Paar von ersten Magneten 232, ein Paar von zweiten Magneten 234 und einen Kanal 236, der zwischen jedem der Paare von Magneten angeordnet ist, beinhalten. Jeder der Magneten kann zum Beispiel ein Seltenerdmagnet, wie etwa ein Neodymium-Magnet, sein. Der Kanal 236 kann im Wesentlichen äquidistant von den Magneten beabstandet sein. Ein erstes Ende des Kanals 236 kann von einer äußeren Oberfläche des Rotors 230 um einen Abstand auf Grundlage von vorbestimmten Belastungsbetriebsparametern des Rotors 230 beabstandet sein. Eine Brücke 238 kann innerhalb des Kanals 236 zur Umsetzung zwischen mindestens ersten und zweiten Positionen angeordnet sein. Zum Beispiel kann eine Zentrifugalkraft, die durch Drehung des Rotors 230 erzeugt wird, die Bewegung der Brücke 238 innerhalb des Kanals 236 beeinflussen. Die Brücke 238 kann aus einem weichen ferromagnetischen Material bestehen, welches eine hohe Anfälligkeit für Magnetismus und hohe Durchlässigkeitscharakteristika aufweist. Beispiele für Materialien für die Brücke 238 beinhalten Silikonstahl, Eisen, Kobalt und Ferrit. 4 FIG. 12 is a partial cross-sectional view illustrating an example of a portion of a rotor of an electric machine, which is referred to herein as a rotor 230 referred to as. The electric machine may work with an electrified vehicle or a vehicle including only an internal combustion engine. The rotor 230 includes an assembly to produce a variable rotor flux permanent magnet machine using a moveable bridge to produce a rotor flux field that coincides with the rotational speed of the rotor 230 and a position of a bridge varies. Generating variable rotor flux provides both high and low torque outputs to accommodate varied torque requirements in a vehicle drive cycle. With variable rotor flux can be a torque output of a shaft connected to the rotor 230 coupled, based on a rotational speed of the rotor 230 be optimized. For example, the rotor 230 a pair of first magnets 232 , a pair of second magnets 234 and a channel 236 included between each of the pairs of magnets. For example, each of the magnets may be a rare earth magnet such as a neodymium magnet. The channel 236 may be substantially equidistant from the magnets. A first end of the channel 236 can be from an outer surface of the rotor 230 by a distance based on predetermined load operating parameters of the rotor 230 be spaced. A bridge 238 can be within the channel 236 be arranged for implementation between at least first and second positions. For example, a centrifugal force generated by rotation of the rotor 230 is generated, the movement of the bridge 238 within the channel 236 influence. The bridge 238 may be made of a soft ferromagnetic material which has a high susceptibility to magnetism and high transmission characteristics. Examples of materials for the bridge 238 include silicon steel, iron, cobalt and ferrite.

Durch das vorhersagende Steuern einer Position der Brücke 238 innerhalb des Kanals 236 kann die Nebenschlussflusswegdicke in Abhängigkeit von der Positionierung der Brücke 238 verändert werden. Eine erste nicht magnetische Führung 242 und eine zweite nicht magnetische Führung 244 können jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Kanals 236 an oder nahe einer im Wesentlichen zentralen Kanalregion angeordnet sein. Die erste nicht magnetische Führung 242 und die zweite nicht magnetische Führung 244 können aus einem Material bestehen, welches einen geringen Reibungskoeffizienten und nicht magnetische Charakteristika aufweist, wie etwa einem Polymer. Zum Beispiel kann der geringe Reibungskoeffizient beim Beeinflussen einer einfacheren Umsetzung der Brücke 238 im Vergleich zu einem Material des Rotors 230 oder anderen Materialien mit höherem Reibungskoeffizienten unterstützen. Die Brücke 238 kann in einer Ruheregion 246 positioniert sein, wenn der Rotor 230 ruht. Aufgrund der Zentrifugalkraft kann die Brücke 238 durch eine Übergangsregion zu einer aktiven Nebenschlussflussregion 248 gleiten, wenn sich der Rotor 230 dreht. Die Brücke 238 befindet sich in einer vollständigen Nebenschlussregion, wenn sie an oder nahe einer oberen Wand des Kanals 236 positioniert ist. Die Brücke 238 kann innerhalb des Kanals 236 angeordnet sein, sodass Luftpolster an jeder Seite der Brücke 238 definiert werden. Die Luftpolster können als Flusssperren fungieren, um eine Rotorflussleckage zu blockieren, bis sich die Brücke 238 in der aktiven Nebenschlussflussregion 248 befindet.By predictively controlling a position of the bridge 238 within the channel 236 can the shunt flow path thickness depending on the positioning of the bridge 238 to be changed. A first non-magnetic guide 242 and a second non-magnetic guide 244 can each be on opposite sides of the channel 236 be arranged at or near a substantially central channel region. The first non-magnetic guide 242 and the second non-magnetic guide 244 may be made of a material having a low coefficient of friction and non-magnetic characteristics, such as a polymer. For example, the low coefficient of friction may affect a simpler implementation of the bridge 238 compared to a material of the rotor 230 or other materials with higher coefficients of friction. The bridge 238 can be in a rest area 246 be positioned when the rotor 230 rests. Due to the centrifugal force, the bridge can 238 through a transition region to an active shunt flow region 248 Slip when the rotor 230 rotates. The bridge 238 is located in a complete shunt region when at or near an upper wall of the canal 236 is positioned. The bridge 238 can be within the channel 236 be arranged so that air cushions on each side of the bridge 238 To be defined. The air cushions can act as flow barriers to block rotor flow leakage until the bridge 238 in the active shunt flow region 248 located.

Die erste nicht magnetische Führung 242 und die zweite nicht magnetische Führung 244 können beim Blockieren der magnetischen Flussleckage, die sich in einer Richtung von der Brücke 238 zu einem der Paare von Magneten bewegen, was durch die Pfeile 245 repräsentiert wird, unterstützen. Eine Form jeder der ersten nicht magnetischen Führung 242 und der zweiten nicht magnetischen Führung 244 kann auf Grundlage eines Winkels oder einer Ausrichtung der Magneten, die am Rotor 230 montiert sind und sich benachbart dazu befinden, variieren. Zum Beispiel kann jede der nicht magnetischen Führungen eine Führungskante beinhalten, die im Wesentlichen parallel zu einer Magnetkante eines der benachbarten Magneten 232 oder 234 ist. In diesem Beispiel weist jede der nicht magnetischen Führungen der Darstellung nach eine im Wesentlichen längliche dreieckige Form auf, jedoch ist vorgesehen, dass die nicht magnetischen Führungen andere Formen aufweisen können, wie etwa eine im Wesentlichen rechteckige Form in einer Ausführungsform, in der benachbarte Magneten ausgerichtet sind, um eine Kante oder Ebene parallel zu einer rechteckigen Seite der nicht magnetischen Führungen zu definieren.The first non-magnetic guide 242 and the second non-magnetic guide 244 can block the magnetic flux leakage that is in one direction from the bridge 238 move to one of the pairs of magnets, passing through the arrows 245 is supported. A shape of each of the first non-magnetic guide 242 and the second non-magnetic guide 244 can be based on an angle or orientation of the magnets on the rotor 230 are mounted and adjacent to each other, vary. For example, each of the non-magnetic guides may include a leading edge that is substantially parallel to a magnetic edge of one of the adjacent magnets 232 or 234 is. In this example, each of the non-magnetic guides is shown as having a substantially oblong triangular shape, however, it is contemplated that the non-magnetic guides may have other shapes, such as a substantially rectangular shape in an embodiment in which adjacent magnets are aligned are to define an edge or plane parallel to a rectangular side of the non-magnetic guides.

Optional kann eine Feder 250 innerhalb des Kanals 236 angeordnet sein, um die Bewegung der Brücke 238 in einer vorhersagbaren Weise vorzuspannen. Zum Beispiel kann die Feder 250 innerhalb des Kanals 236 ausgerichtet sein, um die Zentripetalkraft vorhersagbar zu beeinflussen, um der Zentrifugalkraft, die an der Brücke 238 wirkt, wenn sich der Rotor 230 wie vorstehend erwähnt dreht, entgegenzuwirken. Zusätzlich kann die Feder 250 arbeiten, um die Brücke 238 in der Ruheregion 246 zu halten, wenn sich der Rotor 230 nicht dreht. Die Feder 250 kann an einem Ende der Brücke 238 und an einer Innenfläche des Kanals 236 gesichert sein. Die Feder 250 kann arbeiten, um vorhersagbar zu beeinflussen, dass die Brücke 238 unter bestimmten Bedingungen, wie etwa Drehzahl, bei der sich der Rotor 230 dreht, innerhalb der aktiven Nebenschlussflussregion 248 positioniert wird. Die Vorspannung der Feder 250 kann auf Grundlage einer Größe des Rotors, eines Zentrifugalkraftbereichs auf Grundlage der Betriebsbedingungen des Rotors 230 und von Motordrehmomentdrehzahlspezifikationen optimiert werden.Optionally, a spring 250 within the channel 236 be arranged to stop the movement of the bridge 238 to bias in a predictable way. For example, the spring 250 within the channel 236 be aligned to predictably influence the centripetal force, to the centrifugal force acting at the bridge 238 acts when the rotor 230 as mentioned above, to counteract. In addition, the spring 250 work to the bridge 238 in the rest region 246 to hold when the rotor 230 not turning. The feather 250 can at one end of the bridge 238 and on an inner surface of the channel 236 be assured. The feather 250 can work to predictably influence that bridge 238 under certain conditions, such as speed, at which the rotor 230 turns, within the active shunt flow region 248 is positioned. The bias of the spring 250 may be based on a size of the rotor, a centrifugal force range based on the operating conditions of the rotor 230 and optimized by engine torque speed specifications.

Die 5 und 6 veranschaulichen ein Beispiel für eine mechanische Beziehung zwischen einer Feder, einer Brücke und einem Rotor, wie etwa der Feder 250, der Brücke 238 und dem Rotor 230. In 5 repräsentiert eine X-Achse 251 Umdrehungen pro Minute (revolutions per minute - RPM) und eine Y-Achse 252 repräsentiert Drehmoment. Die Linie 253 repräsentiert eine Drehmomentdrehzahlkurve. Die Drehgeschwindigkeit des Rotors wird an der Linie 254 für RPM1, an der Linie 255 für RPM2 und an der Linie 256 für RPM3 repräsentiert. Wie vorstehend erwähnt, kann eine Zentrifugalkraft (in 6 durch den Pfeil F_c für die Kraft repräsentiert), die durch die Drehung des Rotors 230 erzeugt wird, die Bewegung der Brücke 238 innerhalb des Kanals 236 beeinflussen. Die Brücke 238 kann sich in der Ruheposition befinden, wenn sich der Rotor 230 bei RPM1 dreht. Die Brücke 238 kann sich zwischen der Übergangsregion und der aktiven Nebenschlussregion befinden, wenn sich der Rotor 230 bei RPM2 dreht. Die Brücke 238 kann sich in einer vollen Nebenschlussposition befinden, wenn sich der Rotor 230 bei RPM3 dreht.The 5 and 6 illustrate an example of a mechanical relationship between a spring, a bridge, and a rotor, such as the spring 250 , the bridge 238 and the rotor 230 , In 5 represents an X-axis 251 Revolutions per minute (RPM) and a Y-axis 252 represents torque. The line 253 represents a torque speed curve. The rotational speed of the rotor is at the line 254 for RPM1, at the line 255 for RPM2 and at the line 256 represented for RPM3. As mentioned above, a centrifugal force (in 6 represented by the arrow F _c for the force), by the rotation of the rotor 230 is generated, the movement of the bridge 238 within the channel 236 influence. The bridge 238 may be in the rest position when the rotor is moving 230 at RPM1 rotates. The bridge 238 may be located between the transition region and the active shunt region when the rotor is 230 at RPM2 rotates. The bridge 238 can be in a full shunt position when the rotor is spinning 230 at RPM3 turns.

Um das Positionieren der Brücke 238 innerhalb des Kanals 236 zu beeinflussen, kann eine Federkonstante der Feder 250 auf einer Masse der Brücke 238 und einer gewünschten Bewegung der Brücke 238 beruhen. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Rotors 230, der Brücke 238 und der Feder 250. Linie 257 bei X1 kann der Ruheposition der Brücke 238 entsprechen. Linie 258 bei X2 kann einer Position der Brücke 238 zwischen der Übergangsregion und der aktiven Nebenschlussregion entsprechen. Linie 259 bei X3 kann der vollen Nebenschlussposition der Brücke 238 entsprechen.To the positioning of the bridge 238 within the channel 236 can affect a spring constant of the spring 250 on a mass of the bridge 238 and a desired movement of the bridge 238 based. 6 shows a schematic representation of the rotor 230 , the bridge 238 and the spring 250 , line 257 at X1, the rest position of the bridge 238 correspond. line 258 at x2 can be a position of the bridge 238 between the transition region and the active shunt region. line 259 at x3, the full shunt position of the bridge 238 correspond.

Eine Gleichung für die Kraft der Feder 250 kann folgendermaßen dargestellt werden: $F_{s} = k x .$

An equation for the force of the spring 250 can be represented as follows:

F_{s} = k x,

Eine Gleichung für die Kraft der Masse der sich bewegenden Brücke 238 unter Beschleunigung kann folgendermaßen dargestellt werden: $F_{c} = m r ω^{2} = m r π R P M^{2} / 30.$

An equation for the force of the mass of the moving bridge 238 under acceleration can be represented as follows:

F_{c} = m r ω^{2} = m r π R P M^{2} / 30th

Eine Gleichung des Systems kann folgendermaßen dargestellt werden: $k = \frac{m r π R P M^{2}}{30 x} oder x = \frac{m r π R P M^{2}}{30 k} .$

An equation of the system can be represented as follows:

k = \frac{m r π R P M^{2}}{30 x} or x = \frac{m r π R P M^{2}}{30 k},

Um eine Federkonstante der Feder 250 und die Verformung zu identifizieren, werden die gewünschten Drehzahlen für die Übergänge RPM1, RPM2 und RPM3 auf Grundlage der Leistungsanforderungen des Rotors 230 definiert. X1 kann dann ausgewählt werden und k kann für RPM1 gelöst werden. Unter Verwendung von k kann X2 für RPM2 gelöst werden und X3 kann für RPM3 gelöst werden.To a spring constant of the spring 250 and to identify the deformation, the desired speeds for the transitions RPM1, RPM2 and RPM3 are based on the power requirements of the rotor 230 Are defined. X1 can then be selected and k can be solved for RPM1. Using k, X2 can be solved for RPM2 and X3 can be solved for RPM3.

Die 7A bis 7C veranschaulichen Beispiele für Positionen der Brücke 238, um verschiedene magnetische Flusswege relativ zu einem Statorkern 260 mit Wickelköpfen 262 zu erzeugen. Der magnetische Nebenschlussfluss, der durch einen der Magneten 232 und einen der Magneten 234 benachbart zueinander erzeugt wird, wird durch den Flussweg 261 repräsentiert. Der magnetische Fluss, der von dem Statorkern 260 erzeugt wird, ist durch den Flussweg 263 repräsentiert. In 7A steht die Brücke 238 der Darstellung nach nicht in Eingriff mit dem Flussweg 261 und in der Ruheposition in der Ruheregion 246. In dieser Position fördert die Brücke 238 einen Strom von magnetischem Fluss zum Statorkern 260. In 7B steht die Brücke 238 der Darstellung nach teilweise in Eingriff mit dem Flussweg 261 in der Übergangsregion auf dem Weg zur aktiven Nebenschlussflussregion 248. In 7C steht die Brücke 238 der Darstellung nach in Eingriff mit dem Flussweg 261 und in der aktiven Nebenschlussposition in der aktiven Nebenschlussflussregion 248. In dieser Position fördert die Brücke 238 den magnetischen Flussstrom, der von den Magneten 232 und den Magneten 234 erzeugt wird, um induzierte Spannung und magnetischen Verlust durch Beibehalten des magnetischen Flusses innerhalb des Rotors 230 zu minimieren, während die Interaktion mit den Wickelköpfen 262 minimiert wird.The 7A to 7C illustrate examples of positions of the bridge 238 to different magnetic flux paths relative to a stator core 260 with winding heads 262 to create. The magnetic shunt flux passing through one of the magnets 232 and one of the magnets 234 is generated adjacent to each other, through the flow path 261 represents. The magnetic flux coming from the stator core 260 is generated by the flow path 263 represents. In 7A stands the bridge 238 the representation is not in engagement with the flow path 261 and in the resting position in the rest region 246 , In this position promotes the bridge 238 a stream of magnetic flux to the stator core 260 , In 7B stands the bridge 238 the representation partially in engagement with the flow path 261 in the transition region on the way to the active shunt river region 248 , In 7C stands the bridge 238 as shown in engagement with the flow path 261 and in the active shunt position in the active shunt flow region 248 , In this position promotes the bridge 238 the magnetic flux flowing from the magnets 232 and the magnet 234 is generated to induce induced voltage and magnetic loss by maintaining the magnetic flux within the rotor 230 minimize while interacting with the windings 262 is minimized.

Die 8 bis 10 sind partielle Querschnittsansichten, die ein anderes Beispiel für einen Rotor veranschaulichen, welcher hierin im Allgemeinen als ein Rotor 300 bezeichnet wird. Der Rotor 300 kann innerhalb einer elektrischen Maschine eines elektrifizierten Fahrzeugs oder eines Fahrzeugs mit nur einem Verbrennungsmotor arbeiten. Der Rotor 300 beinhaltet eine Baugruppe, um eine Dauermagnetmaschine mit veränderlichem Rotorfluss zu erzeugen. Zum Beispiel kann der Rotor 300 ein Paar von ersten Magneten 304, ein Paar von zweiten Magneten 306 und einen Magneten mit veränderlichem Fluss 310, der in einer Brücke 312 eingebettet ist, beinhalten. Jedes des Paares von ersten Magneten 304 und des Paares von zweiten Magneten 306 kann zum Beispiel ein Seltenerdmagnet, wie etwa ein Neodymium-Magnet, sein. Der Magnet mit veränderlichem Fluss 310 kann zum Beispiel ein Magnet mit niedrigeren Koerzitivkrafteigenschaften sein, wie etwa AlNiCo, Ferrit oder ein niederenergetisches Seltenerdmetall, wie hierin ferner beschrieben. Jedes des Paares von ersten Magneten 304 kann zueinander angeordnet sein, um ein umgekehrtes V zu bilden. Jedes des Paares von zweiten Magneten 306 kann zueinander angeordnet sein, um ein umgekehrtes V zu bilden. Die Abstände 316 können durch den Rotor 300 an jeder Seite jedes der Magneten 304 definiert sein und die Abstände 318 können durch den Rotor 300 an jeder Seite jedes der Magneten 306 definiert sein. Die Abstände 316 und die Abstände 318 stellen eine Struktur bereit, um beim Ausrichten der Magneten 304 und der Magneten 306 relativ zum Magneten mit veränderlichem Fluss 310 zu unterstützen.The 8th to 10 FIG. 15 are partial cross-sectional views illustrating another example of a rotor, which is generally referred to herein as a rotor 300 referred to as. The rotor 300 can work within an electric machine of an electrified vehicle or a vehicle with only one internal combustion engine. The rotor 300 includes an assembly to produce a variable magnet rotor permanent magnet machine. For example, the rotor 300 a pair of first magnets 304 , a pair of second magnets 306 and a variable flux magnet 310 in a bridge 312 embedded. Each of the pair of first magnets 304 and the pair of second magnets 306 For example, it may be a rare earth magnet such as a neodymium magnet. The magnet with variable flux 310 For example, it may be a magnet having lower coercive force properties, such as AlNiCo, ferrite, or a low energy rare earth metal, as further described herein. Each of the pair of first magnets 304 can each other be arranged to form an inverted V. Each of the pair of second magnets 306 may be arranged to each other to form an inverted V The distances 316 can through the rotor 300 on each side of each of the magnets 304 be defined and the distances 318 can through the rotor 300 on each side of each of the magnets 306 be defined. The distances 316 and the distances 318 Provide a structure to help align the magnets 304 and the magnet 306 relative to the variable flux magnet 310 to support.

Der magnetische Nebenschlussfluss, der durch einen der Magneten 304 und einen der Magneten 306 benachbart zueinander erzeugt wird, wird durch den Flussweg 315 repräsentiert. Der magnetische Fluss, der von einem Statorkern (nicht gezeigt) erzeugt wird, ist durch den Flussweg 317 repräsentiert.The magnetic shunt flux passing through one of the magnets 304 and one of the magnets 306 is generated adjacent to each other, through the flow path 315 represents. The magnetic flux generated by a stator core (not shown) is through the flow path 317 represents.

Das Einbetten des Magneten mit veränderlichem Fluss 310 innerhalb der Brücke 312 unterstützt beim Nebenschließen des magnetischen Flusses, wenn hohes Drehmoment nicht benötigt wird, indem verhindert wird, dass überschüssiger magnetischer Fluss den benachbarten Statorkern erreicht. In Abhängigkeit von einem Magnetisierungszustand des Magneten mit veränderlichem Fluss 310 kann Fluss von einem primären Weg entlang einer Q-Achse vom Rotor 300 zu einem Stator addiert, subtrahiert oder ignoriert werden. Der Magnet mit veränderlichem Fluss 310 kann Charakteristika aufweisen, um dem magnetischen Fluss vom primären Weg standzuhalten, während er ebenfalls mit einem akzeptablen Strom der D-Achse gesteuert wird. Zum Beispiel ist AlNiCo ein Material, welches aufgrund niedrigerer Koerzitivkraftcharakteristika und einer höheren Temperaturunempfindlichkeit verwendet werden kann. Ferrit oder ein schwächeres/dünneres Seltenerdmaterial kann ebenfalls verwendet werden.The embedding of the variable flux magnet 310 inside the bridge 312 assists in shunting the magnetic flux when high torque is not needed by preventing excess magnetic flux from reaching the adjacent stator core. Depending on a magnetization state of the variable flux magnet 310 can flow from a primary path along a Q axis from the rotor 300 be added to a stator, subtracted or ignored. The magnet with variable flux 310 may have characteristics to withstand the magnetic flux from the primary path while also being controlled with an acceptable D-axis current. For example, AlNiCo is a material that can be used because of lower coercive force characteristics and higher temperature insensitivity. Ferrite or a weaker / thinner rare earth material can also be used.

Der Magnet mit veränderlichem Fluss 310 kann keilförmig sein, um beim Steuern des magnetischen Flusses zu unterstützen, wenn der Rotor 300 in Betrieb ist. Zum Beispiel kann der Magnet mit veränderlichem Fluss 310 eine Trapezform aufweisen, in der eine äußere Seite 319 eine Länge aufweist, die geringer als eine innere Seite 321 ist, wie in 8 gezeigt. Es ist außerdem vorgesehen, dass in einem anderen Baugruppenbeispiel die äußere Seite 319 eine Länge aufweisen kann, die größer als die innere Seite 321 ist. Diese Trapezform kann beim Bereitstellen von magnetischen Flusswegen mit variierter Länge unterstützen, um Magnetisierungscharakteristika zu steuern, da die Systemeffizienz mit erhöhter Steuerung von wechselnden Nord- und Südpolen des Magneten mit veränderlichem Fluss 310 verbessert werden kann. Zum Beispiel können dünnere Wege ein kleineres Feld erfordern, um den Magneten mit veränderlichem Fluss 310 zu magnetisieren oder zu entmagnetisieren, um einen kleineren Strom der D-Achse zu erzeugen. Dickere Wege können ein größeres Feld erfordern, um den Magneten mit veränderlichem Fluss 310 zu magnetisieren oder zu entmagnetisieren, um einen größeren Strom der D-Achse zu erzeugen. Der Strom der D-Achse kann gepulst werden, um beim Steuern der Magnetisierung der Brücke 312 zu unterstützen. Zum Beispiel kann der Strom der D-Achse bei einem Übergang zwischen einer geringen Drehmomentausgabe zu einer hohen Drehmomentausgabe (oder umgekehrt) gepulst werden, um die Brückenmagnetisierung zu steuern, die einem Betrag des erforderlichen Nebenschließens des magnetischen Flusses entspricht.The magnet with variable flux 310 may be wedge-shaped to assist in controlling the magnetic flux when the rotor 300 is in operation. For example, the variable flux magnet 310 have a trapezoidal shape in which an outer side 319 has a length that is less than an inner side 321 is how in 8th shown. It is also envisaged that in another assembly example, the outer side 319 may have a length that is greater than the inner side 321 is. This trapezoidal shape can assist in providing magnetic flux paths of varied length to control magnetization characteristics, as the system efficiency with increased control of alternating north and south poles of the variable flux magnet 310 can be improved. For example, thinner paths may require a smaller field around the variable flux magnet 310 to magnetize or demagnetize to produce a smaller current of the D-axis. Thicker paths may require a larger field around the variable flux magnet 310 to magnetize or demagnetize to produce a larger current of the D-axis. The current of the D-axis can be pulsed to control the magnetization of the bridge 312 to support. For example, at a transition between a low torque output and a high torque output (or vice versa), the D-axis current may be pulsed to control the bridge magnetization corresponding to an amount of magnetic flux secondary shunting required.

Eine erste D-Achse 324 kann zwischen dem Paar von Magneten 304 definiert sein und äquidistant von den Kanten jedes der benachbarten Abstände 316 beabstandet sein. Eine zweite D-Achse 326 kann zwischen dem Paar von Magneten 306 definiert sein und äquidistant von den Kanten jedes der benachbarten Abstände 318 beabstandet sein. Jede der ersten D-Achse 324 und der zweiten D-Achse 326 repräsentiert eine Mittellinie eines magnetischen Pols. Zum Beispiel kann das erste Paar von Magneten 304 einen Südpol repräsentieren und das zweite Paar von Magneten 306 kann einen Nordpol repräsentieren. Es ist vorgesehen, dass ähnliche D-Achsen über den Rotor 300 an ähnlichen Positionen relativ zu anderen benachbarten Paaren von Magneten verteilt sein können.A first D axis 324 can be between the pair of magnets 304 be defined and equidistant from the edges of each of the adjacent distances 316 be spaced. A second D axis 326 can be between the pair of magnets 306 be defined and equidistant from the edges of each of the adjacent distances 318 be spaced. Each of the first D axis 324 and the second D-axis 326 represents a centerline of a magnetic pole. For example, the first pair of magnets 304 represent a south pole and the second pair of magnets 306 can represent a north pole. It is envisaged that similar D-axes over the rotor 300 may be distributed at similar positions relative to other adjacent pairs of magnets.

Eine Q-Achse 332 kann zwischen einem der Magneten 304 und einem der Magneten 306 definiert sein, äquidistant von den Kanten des Abstands 316 und des Abstands 318 benachbart zueinander beabstandet sein und zwischen der ersten D-Achse 324 und der zweiten D-Achse 326 angeordnet sein. Es ist vorgesehen, dass ähnliche Q-Achsen über den Rotor 300 an ähnlichen Positionen relativ zu anderen benachbarten Magneten verteilt sein können. Der Magnet mit veränderlichem Fluss 310 kann von der Q-Achse 332 zweigeteilt werden oder kann in jeder Richtung von der Q-Achse 332 versetzt sein. Strom, der entlang der Q-Achse 332 fließt, kann beim Steuern der Drehmomentausgabe des Rotors 300 unterstützen.A Q axis 332 can be between one of the magnets 304 and one of the magnets 306 be defined, equidistant from the edges of the distance 316 and the distance 318 spaced apart from each other and between the first D-axis 324 and the second D-axis 326 be arranged. It is envisaged that similar Q-axis over the rotor 300 may be distributed at similar positions relative to other adjacent magnets. The magnet with variable flux 310 can be from the Q axis 332 be divided into two or can be in any direction from the Q axis 332 be offset. Electricity flowing along the Q axis 332 can flow when controlling the torque output of the rotor 300 support.

Die erste D-Achse 324 kann senkrecht zu einer ersten Tangentialachse 340 sein. Die erste Tangentialachse 340 kann eine Tangente einer äußeren Oberfläche des Rotors 300 repräsentieren. Die zweite D-Achse kann senkrecht zu einer zweiten Tangentialachse 342 sein. Die zweite Tangentialachse 342 kann eine andere Tangente der äußeren Oberfläche des Rotors 300 repräsentieren. Die Q-Achse kann senkrecht zu einer dritten Tangentialachse 344 sein. Die dritte Tangentialachse 344 kann eine weitere Tangente der äußeren Oberfläche des Rotors 300 repräsentieren.The first D axis 324 can be perpendicular to a first tangential axis 340 be. The first tangential axis 340 can be a tangent to an outer surface of the rotor 300 represent. The second D-axis can be perpendicular to a second tangential axis 342 be. The second tangential axis 342 may be another tangent to the outer surface of the rotor 300 represent. The Q-axis can be perpendicular to a third tangential axis 344 be. The third tangential axis 344 may be another tangent to the outer surface of the rotor 300 represent.

Eine erste Versatzachse 350 kann parallel von der ersten Tangentialachse 340 und senkrecht zur ersten D-Achse 324 beabstandet sein. Die erste Versatzachse 350 kann eine Ecke jedes des Paares von Magneten 304 kreuzen. Jedes des Paares von Magneten 304 kann eine Kante 352 beinhalten, die eine erste Kantenachse 354 definiert. Jede der ersten Kantenachsen 354 kann relativ zur ersten Versatzachse 350 bei einem Winkel zwischen null und neunzig Grad angeordnet sein, was durch den Winkel 358 repräsentiert wird. In einem Beispiel ist jede der ersten Kantenachsen 354 bei einem Winkel von neunzig Grad relativ zur ersten Versatzachse 350 angeordnet. A first offset axis 350 can be parallel to the first tangential axis 340 and perpendicular to the first D axis 324 be spaced. The first offset axis 350 can be a corner of each of the pair of magnets 304 cross. Each of the pair of magnets 304 can be an edge 352 include a first edge axis 354 Are defined. Each of the first edge axes 354 can be relative to the first offset axis 350 be located at an angle between zero and ninety degrees, which is by the angle 358 is represented. In one example, each of the first edge axes 354 at an angle of ninety degrees relative to the first offset axis 350 arranged.

Eine zweite Versatzachse 360 kann parallel von der zweiten Tangentialachse 342 und senkrecht zur zweiten D-Achse 326 beabstandet sein. Die zweite Versatzachse 360 kann eine Ecke jedes des Paares von Magneten 306 kreuzen. Jedes des Paares von Magneten 306 kann eine Kante 362 beinhalten, die eine zweite Kantenachse 364 definiert. Jede der zweite Kantenachsen 364 kann relativ zur zweiten Versatzachse 360 bei einem Winkel zwischen null und neunzig Grad angeordnet sein, was durch den Winkel 368 repräsentiert wird. In einem Beispiel ist jede der zweiten Kantenachsen 364 bei einem Winkel von neunzig Grad relativ zur zweiten Versatzachse 360 angeordnet.A second offset axis 360 can be parallel to the second tangential axis 342 and perpendicular to the second D-axis 326 be spaced. The second offset axis 360 can be a corner of each of the pair of magnets 306 cross. Each of the pair of magnets 306 can be an edge 362 include a second edge axis 364 Are defined. Each of the second edge axes 364 can be relative to the second offset axis 360 be located at an angle between zero and ninety degrees, which is by the angle 368 is represented. In one example, each of the second edge axes 364 at an angle of ninety degrees relative to the second offset axis 360 arranged.

Jede der umgekehrten V-Formen, die von dem ersten Paar von Magneten 304 und dem zweiten Paar von Magneten 306 definiert wird, unterstützt beim Richten des Flusses der D-Achse in den Magneten mit veränderlichem Fluss 310, um eine Vergrößerung der Stromwirkung der D-Achse auf die Magnetisierung zu ermöglichen. In 9 ist jedes des Paares von Magneten 304 und des Paares von Magneten 306 derart angeordnet, dass es den magnetischen Fluss, der von dem Statorkern erzeugt wird und durch den Flussweg 365 repräsentiert wird, nicht beeinträchtigt. Diese Anordnung unterstützt beim Leiten des Flusswegs 365 in den Magneten mit veränderlichem Fluss 310.Each of the inverted V-shapes used by the first pair of magnets 304 and the second pair of magnets 306 is defined when directing the flow of the D-axis into the variable flux magnet 310 to allow an increase in the effect of the D-axis on the magnetization. In 9 is each of the pair of magnets 304 and the pair of magnets 306 arranged so that it the magnetic flux, which is generated by the stator core and through the flow path 365 is represented, not impaired. This arrangement assists in guiding the flow path 365 in the variable flux magnets 310 ,

Verschiedene Ausrichtungen von jedem des Paares von Magneten 304 und des Paares von Magneten 306 sind verfügbar, um die Magneten derart anzuordnen, dass sie beim Leiten des Flusswegs 365 in den Magneten mit veränderlichem Fluss 310 unterstützen können. Zum Beispiel können eine obere äußere Ecke 370 von einem des Paares von Magneten 304 und eine obere äußere Ecke 372 von einem des Paares von Magneten 306 von der äußeren Oberfläche des Rotors 300 bei einem Abstand auf Grundlage von vorbestimmten Belastungsbetriebsparametern des Rotors 300 beabstandet sein. Eine obere innere Ecke 374 von einem des Paares von Magneten 304 und eine obere innere Ecke 376 von einem des Paares von Magneten 306 können von der äußeren Oberfläche des Rotors 300 bei einem Abstand auf Grundlage von vorbestimmten Belastungsbetriebsparametern des Rotors 300 beabstandet sein. Different alignments of each of the pair of magnets 304 and the pair of magnets 306 are available to arrange the magnets so that they guide the flow path 365 in the variable flux magnets 310 can support. For example, an upper outer corner 370 from one of the pair of magnets 304 and an upper outer corner 372 from one of the pair of magnets 306 from the outer surface of the rotor 300 at a distance based on predetermined load operating parameters of the rotor 300 be spaced. An upper inner corner 374 from one of the pair of magnets 304 and an upper inner corner 376 from one of the pair of magnets 306 can from the outer surface of the rotor 300 at a distance based on predetermined load operating parameters of the rotor 300 be spaced.

Jede einer ersten seitlichen Flusssperre 380 und einer zweiten seitlichen Flusssperre 382 kann am Rotor 300 an gegenüberliegenden Seiten des Magneten mit veränderlichem Fluss 310 montiert sein. Die erste seitliche Flusssperre 380 und die zweite seitliche Flusssperre 382 können beim Verhindern unterstützen, dass der Strom oder Fluss der Q-Achse einen Magnetisierungszustand des Magneten mit veränderlichem Fluss 310 beeinflusst. Zum Beispiel können die erste seitliche Flusssperre 380 und die zweite seitliche Flusssperre 382 den magnetischen Fluss, der durch den Magneten mit veränderlichem Fluss 310 strömt, derart beeinflussen, dass er im Wesentlichen horizontal (wie durch den Flussweg 390 in 10 repräsentiert) im Vergleich zu im Wesentlichen vertikal (wie durch die Flusswege 392 in 10 repräsentiert) ist. Die erste seitliche Flusssperre 380 und die zweite seitliche Flusssperre 382 können außerdem ein Maß der Trennung vom Fluss der D-Achse vom Stator und vom Fluss der D-Achse vom ersten Paar von Magneten 304 und vom zweiten Paar von Magneten 306 bereitstellen, um beim Erleichtern einer besseren Magnetisierungssteuerung des Magneten mit veränderlichem Fluss 310 zu unterstützen. Während die erste seitliche Flusssperre 380 und die zweite seitliche Flusssperre 382 in diesem Beispiel der Darstellung nach drei Sperren mit einer im Wesentlichen geraden Form aufweisen, ist es vorgesehen, dass eine größere Anzahl an Sperren mit einer gekrümmten Form verwendet werden kann.Each of a first lateral river barrier 380 and a second lateral river barrier 382 can on the rotor 300 on opposite sides of the variable flux magnet 310 be mounted. The first lateral river barrier 380 and the second lateral river barrier 382 may assist in preventing the current or flux of the Q-axis from magnetizing state of the variable flux magnet 310 affected. For example, the first lateral river barrier 380 and the second lateral river barrier 382 the magnetic flux passing through the variable flux magnet 310 flows in such a way that it is essentially horizontal (as through the flow path 390 in 10 represented) as compared to substantially vertical (as through the flow paths 392 in 10 represents). The first lateral river barrier 380 and the second lateral river barrier 382 Also, a measure of the separation of the D-axis flow from the stator and the D-axis flow from the first pair of magnets 304 and the second pair of magnets 306 in order to facilitate a better magnetization control of the variable flux magnet 310 to support. While the first lateral river barrier 380 and the second lateral river barrier 382 In this example, it is illustratively three locks having a substantially straight shape, it is envisaged that a larger number of locks with a curved shape can be used.

Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem folgende beinhalten: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. Von daher liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.The terms used in the specification are words of description rather than limitation, and it is understood that various changes may be made without departing from the spirit and scope of the disclosure. As previously described, the features of various embodiments may be combined to form further embodiments of the invention, which may not be expressly described or illustrated. While various embodiments may be described as advantageous or preferred over other embodiments or prior art implementations with respect to one or more desired properties, one of ordinary skill in the art will recognize that one or more features or properties may be affected to provide the desired overall attributes of the invention Reach systems that depend on the actual application and implementation. These attributes may include, but are not limited to, cost, strength, life, life cycle cost, marketability, appearance, packaging, size, operability, weight, manufacturability, ease of assembly, etc. Thus, embodiments that are less than one or more properties are are desirably described as other embodiments or prior art implementations, not outside the scope of the disclosure, and may be desirable for particular applications.

Claims

An electrical machine assembly of a vehicle, comprising: a stator core defining a cavity; a rotor disposed within the cavity and including a channel defined between two magnets; and a bridge disposed within the channel for translation between a first position and a second position, wherein the conversion of the bridge adapts a path of magnetic flux from the rotor to the stator core based on the bridge position.

Assembly after Claim 1 wherein the bridge is made of a ferromagnetic material.

Assembly after Claim 1 , further comprising a first non-magnetic guide mounted on a first side of the channel in a substantially central channel region and a second magnetic guide mounted on a second side of the channel in the substantially central channel region magnetic guides are made of a material having low coefficient of friction characteristics to assist in facilitating the implementation of the bridge within the channel.

Assembly after Claim 3 wherein each of the non-magnetic guides includes a leading edge that is substantially parallel to a magnetic edge of one of adjacent magnets.

Assembly after Claim 1 wherein the first position is further defined as a rest position in which a centrifugal force generated by the rotation of the rotor is substantially zero, and the second position is further defined as an active shunt flow position, and wherein the bridge operates to to control magnetic flux paths from the rotor to the stator core when in the active shunt flow position.

Assembly after Claim 1 wherein the second position is further defined as an active shunt flow position in which the bridge increases a width of a high-permeability path at a portion of the rotor.

An electrical machine assembly of an electrified vehicle, comprising: a stator core defining a cavity; a rotor disposed within the cavity and including a channel located between a first and a second magnet; a bridge arranged for translation within the channel; and a spring disposed within the channel and aligned to bias the movement of the bridge to a direction opposite to a direction of centrifugal force generated by the rotation of the rotor.

Assembly after Claim 7 wherein the spring is adjusted to optimize the bridge position within the channel based on rotor torque speed specifications and rotor geometry to control an amount of flux moving from the rotor to the stator core.

Assembly after Claim 8 wherein a spring constant of the spring is selected based on an equation in which

k = \frac{m r π R P M^{2}}{30 x},

Assembly after Claim 7 wherein the bridge and the channel define a first air cushion on one side of the bridge within the channel and a second air cushion on another side of the bridge within the channel.

Assembly after Claim 7 , further comprising a first non-magnetic guide mounted on a first side of the channel in a substantially central channel region and a second magnetic guide mounted on a second side of the channel in the substantially central channel region magnetic guides are made of a material having low coefficient of friction characteristics to assist in facilitating the implementation of the bridge within the channel.

Assembly after Claim 7 wherein a Q-axis is equidistant from a first permanent magnet edge and a second permanent magnet edge and bisects at least a portion of the channel.

Assembly after Claim 7 wherein the channel is equidistant between a first D-axis and a second D-axis, and wherein current traveling along each of the D-axes is transitioned from a low torque output to a high torque output or a high torque output low torque output is pulsed to the bridge magnetization, the one the predetermined amount of the magnetic flux bypassing corresponds to control.

An electrical machine assembly comprising: a stator core defining a cavity; a rotor disposed within the cavity and including a channel located between the first and second magnets; and a bridge disposed within the channel for translation between at least one rest position and an active shunt flow position; wherein the channel and the bridge are arranged one another to define a first air cushion on one side of the bridge within the channel and a second air cushion on another side of the bridge within the channel such that the air cushions act as flow barriers to prevent rotor flow leakage until the bridge is positioned in the active shunt flow position.

Assembly after Claim 14 , further comprising a first non-magnetic guide disposed on a first side of the channel and a second non-magnetic guide disposed on a second side of the channel, the non-magnetic guides being disposed with the channel to form a magnetic To block flow leakage from the bridge to the first magnet and to the second magnet.